(57)【要約】【課題】  ラックとピニオンと噛合運動を用いた機構でない焦準機構でも簡単にユーザが焦準位置を保持できる顕微鏡システムを提案する。【解決手段】  本発明の顕微鏡システムは、顕微鏡本体と、電動ステージ、電動ステージを動かす操作部、電動ステージの動作制御部とを備えた電動焦準機構を備えた顕微鏡システムにおいて、操作部に電動ステージ動作中に信号を発生する動作信号発生部と動作制御部に動作信号発生部からの信号により電動ステージの動作を制御する機構を備えたことにより、焦準位置を簡単に保持でき、また焦準位置の保持を解除できる電動焦準機構を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡本体と、
電動焦準部、電動焦準部を動かす操作部、電動焦準部の動作制御部とを備えた電動焦準機構を備えた顕微鏡システムにおいて、
操作部に電動焦準部動作中に信号を発生する動作信号発生部と
動作制御部に動作信号発生部からの信号により電動焦準部の動作を制御する制御機構を備えた電動焦準機構。
【請求項２】
請求項1記載の電動焦準機構における動作制御機構において、
操作部から発生される信号をもとに電動焦準部の動作をロックするロック機構を備えている。
【請求項３】
請求項1記載の電動焦準機構における動作制御機構において、
操作部から発生される信号をもとに電動焦準部の動作をロック解除する解除機構を備えている。
【請求項４】
請求項3記載の解除機構において、
操作部から発生される信号の発生回数をもとに電動焦準部の動作をロック解除する解除機構を備えている。
【請求項５】
請求項3記載の解除機構において、
操作部から発生される信号の発生積算和時間をもとに電動焦準部の動作をロック解除する解除機構を備えている。
【請求項６】
請求項3記載の解除機構において、
操作部から発生される信号の発生回数及び発生積算和時間をもとに電動焦準部の動作をロック解除する解除機構を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動焦準機構をもつ顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡を用いて対象物を観察する際、焦準位置は対象物にピントを合わせるため写真撮影や倍率変換の度に調節する必要がある。そのため、特開平5-34601では、焦準ハンドルでピント位置を操作しながら対物レンズ切換えなどが簡単にできるように焦準ハンドル付近に操作スイッチを集め、ユーザが写真撮影や倍率変換等の作業を対象物から目を離さず観察できる電動顕微鏡が提供されている。
【０００３】
しかしながら、焦準位置を調節後、他のスイッチを操作するとき誤って焦準ハンドルに触れてしまい、焦準位置がずれることがある。また、タイムラプス等の経時変化観察のため焦準位置を固定し観察している場合も、誤って他者が焦準ハンドルに触れてしまい焦準位置がずれることがある。特に高倍率の対物レンズを用いて観察している場合は、焦準位置のわずかなずれでも像に大きく影響する。
【０００４】
そこで、観察時には、ピントが合う位置に焦準位置を調節後、簡単にその位置を保持したい。そのため、特開平10-39229では、ラックとピニオンとの噛合運動を用いた顕微鏡焦準機構に焦準ハンドルを軸心方向へ移動させる操作で焦準位置を駐止する手段を用意している。
【０００５】
しかしながら、特開平10-39229の駐止手段では、焦準ハンドルを軸心方向へ移動させるときに焦準位置がずれてしまうことがある。また、ラックとピニオンとの噛合運動を用いた焦準機構を持つ顕微鏡にしか対応できない。
【０００６】
また、特開2002-31757のように現在の顕微鏡では、顕微鏡スイッチに焦準位置を保持固定する機能を割り付けることができる。しかしながら、保持機能を割り付ける作業及び割り付けたスイッチを焦準位置調整後に押下する必要があり即時固定保持できず、またスイッチを押すときに誤って焦準位置を変更するスイッチを操作する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、ラックとピニオンと噛合運動を用いた機構でない焦準機構でも簡単にユーザが焦準位置を保持できる顕微鏡システムを提案する。
【特許文献１】特開平5-34601
【特許文献２】特開平10-39229
【特許文献３】特開2002-31757
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項1記載の発明は、顕微鏡本体と、電動ステージ、電動ステージを動かす操作部、電動ステージの動作制御部とを備えた電動焦準機構を備えた顕微鏡システムにおいて、操作部に電動ステージ動作中に信号を発生する動作信号発生部と動作制御部に動作信号発生部からの信号により電動ステージの動作を制御する機構を備えたことにより、焦準位置を簡単に保持でき、また焦準位置の保持を解除できる電動焦準機構である。
【発明の効果】
【０００９】
顕微鏡で対象物を観察する際に、ピントを合わせるため焦準位置を調節後、簡単にその位置を保持することができる。また、簡単に焦準位置の保持を解除し、自由に焦準位置を変更することができる顕微鏡電動焦準機構。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を詳細に説明する。図2は、本発明の電動焦準機構を備えた基本的な正立顕微鏡の概略を示したものである。以下に簡単な構成を示す。顕微鏡本体1には、観察用接眼部2、電動レボルバ3、対物レンズ4a〜4c、上下動可能な電動ステージ6、照明用ランプハウス5が設けられている。そして、顕微鏡本体1の支柱には、電動ステージ6を動作させる焦準ハンドル7、焦準位置がロックされているか否かを示すLEDランプ8、電動部位を制御する機能を割り付けられる顕微鏡操作スイッチ10a〜10bが設けられている。そして、顕微鏡外部には、電動顕微鏡コントローラ11が用意され、各電動ユニットを制御するコントローラ等が収納されている。
【００１１】
図1を用いて、焦準ハンドル7を用いて電動ステージ6を上下に移動させる機構を説明する。焦準ハンドル７を回転すると焦準ハンドル7に同軸に取り付けられたロータリーエンコーダ27が回転し、パルス信号を生成し、エンコーダカウンタ通信線12、ゲート13を通りカウンタ14へパルス信号が送信される。カウンタ14では、受信したパルス信号に従いパルス数をカウントする。CPU26はカウンタ14でカウントされたパルス数をカウンタCPU通信線15を通して、一定時間ごとに取得し、それと同時にカウンタ14のパルス数を0にリセットする。CPU26は、取得したパルス数を電動ステージ6が駆動する信号に変換してパルスジェネレータ17にCPUパルスジェネレータ通信線16を介して送信する。パルスジェネレータ17は、受信した値に従いパルス信号を生成し、パルスジェネレータモータ通信線18を介してモータ19へ送信する。そして、送信されたパルス数によって、モータ19が駆動することで、ピニオン20が回転しラック21上を噛合運動することで電動ステージ6が上下する。本例では、ラック21とピニオン20を用いて焦準部を動作させるが、ボールねじ等を用いて焦準部を動作させる電動顕微鏡焦準機構であっても構わない。また、本例では、正立顕微鏡を例にあげている為、電動ステージ6が上下に移動するが、倒立顕微鏡のようにレボルバ側が上下する電動顕微鏡焦準機構であっても構わない。
【００１２】
実際の観察時に焦準位置を調節後、焦準位置をCPU26がロック（保持）する方法を図1と図3を用いて説明する。CPU26は、一定時間間隔で、ゲート13が開放されているか否かを確かめる（S101）。ゲート13が閉じている場合、パルス数Nをカウンタ14から取得する（S102）。パルス数N==0かを判断し（S103）、パルス数Nが0でないときは、パルス取得回数Nc=0（S107）し、パルス数Nに対応する信号をパルスジェネレータ17に送信しモータ19を駆動させ焦準位置を動かす（S108）。一方、パルス数N==0の場合はパルス取得回数Ncに１を加算する（S104）。次にパルス取得回数Nc>定数Cnを判断し（S105）、パルス取得数Ncが定数Cnより大きい場合、ゲート13を開放し、LEDは焦準位置ロック中を示す色（例：赤）で点灯する。よって、ロータリーエンコーダ27からパルス信号がカウンタ14へ送信されず、CPU26がカウンタ14から有効なパルス数を取得できないため焦準位置がロックされる（S106）。但し、パルス取得定数Ncは、前もってCPU26に設定する必要がある。
【００１３】
一方、ユーザが焦準位置のロック解除（保持解除）するときのCPU26の処理手順を図1と図4を用いて説明する。ユーザが焦準ハンドル7を回すと同軸上に設置されているロータリーエンコーダ27からパルス信号がロータリーエンコーダCPU通信線28を介し、CPU26へ割り込み信号として送信される。CPU26は、割り込み信号を受信した時刻T1を取得した後（S201）、ゲート13が開放されているか否かを確かめる（S202）。ゲート13が閉じているときは、前回の割り込み信号を取得した時刻T2に今回取得した割り込み時刻T1を代入する（S208）。ゲート13が開放されているとき、前回の割り込み信号を取得した時刻T2との信号間隔TT1を計算する（S203）。そして、信号間隔TT1を定数Taと比較し（S204）、信号間隔TT1＞定数Taのときは、ロック解除可能フラグLF==1を判断する（S205）。一方、信号間隔TT1＜定数Taのときは、割り込みの受信回数Nに1加算し（S208）、受信回数N＞Cnを判断し（S209）、受信回数NがCnより大きい場合、ロック解除可能フラグLF=1,受信回数N=0とする（S210）。受信回数NがCn以下の場合、前回の割り込み信号を取得した時刻T2に今回取得した割り込み時刻T1を代入する（S208）。ロック解除可能フラグLF==1（S205）の場合、信号間隔TT1＜定数Tbを判断する（S206）。信号間隔TT1＜Tbの場合は、ロック解除可能フラグLF=0にし、LEDは焦準位置ロック解除中を示す色（例：青）で点灯して、ゲート13を閉じることで、焦準位置のロックを解除する。（S207）。一方、信号間隔TT1＞＝Tbより長い場合は、ロック解除可能フラグLF=0とし、受信回数Nをクリアする（S212）。上記の作業によって、ユーザは、ロック中の焦準ハンドル7を一度回転させた後、一旦焦準ハンドル7の回転を停止し、再度焦準ハンドル7を回転させることで、焦準位置のロックを解除し、電動ステージ6を移動できるようになる。
【００１４】
このようなロック解除処理の場合、ロック解除時の焦準ハンドル7の操作順序が決まっているため、他者が誤って焦準ハンドル7に一時的に触れてしまった場合においても、焦準ハンドル7はロックされた状態を保つことができる。そのため、誤動作でロック解除されることが少ない。
【００１５】
本例では、ゲート13を用いて、焦準位置のロック/ロック解除を実現しているが、操作部を操作している信号の送信を中断させる機能をもつ機構であれば、ゲート13でなくても構わない。また、LEDランプ8は、ゲート13が開いて焦準位置がロックされているときは焦準位置Lock中を示す色（例えば、赤）、一方閉じているときは焦準位置操作可能を示す色（例えば、青）を点灯するが、ロック解除可能フラグLF＝１の場合などは色が点滅しても良い。但し、色を点滅する場合は、在る一定時間過ぎると点滅からロック状態に変更する処理が必要となる。
【００１６】
ここで、ユーザが焦準位置のロックを解除する方法の変形例を４つ示す。一例目は、ユーザが焦準位置のロック中に焦準ハンドル7を一定回転以上回すことで、ロック解除する処理を図5(a)を用いて説明する。ユーザが、焦準ハンドル7を回すことで同軸に設置されているロータリーエンコーダ27よりパルス信号がロータリーエンコーダCPU通信線28を介してCPU26へ割り込み信号として送信される。すると、CPU26は、信号を受信した時刻T1を取得した後（S221）、ゲート13が開放されているか否かを確かめ（S222）、ゲート13が閉じているときは受信回数N＝0とし（S228）、受信時刻T1を前回割り込み信号を受信した時刻T2に代入して（S229）、処理が終了する。一方、ゲート13が開いているときは、前回の割り込み信号を取得した時刻T2との信号間隔TT1を算出する（S223）。そして、信号間隔TT1を定数Taと比較し（S224）、信号間隔TT1がTaより大きいときは、受信回数N=0とし（S228）、受信時刻T1をT2に代入する（S229）。一方、信号間隔TT1がTa以下のときは、受信回数Nを1加算し（S225）、受信回数Nを定数Cnと比較する（S226）。受信回数NがCn以下のときは、S229を介して処理を終了し、受信回数NがCnより大きいときは、ゲート13を閉じ、焦準位置のロックを解除する（S227）。
【００１７】
二例目は、一例目の変形例となるが、ユーザが焦準位置のロック中に焦準ハンドル7をある一定時間以上回すことで、ロック解除する処理について図5(b)を用いて説明する。ユーザが焦準ハンドル7を回すことで、ロータリーエンコーダ27よりパルス信号がロータリーエンコーダCPU通信線28を介してCPU26へ割り込み信号として送信される。すると、CPU26は、信号を受信した時刻T1を取得した後（S231）、ゲート13が開放されているか否かを確かめ（S232）、ゲート13が閉じているときは、現在までの発生時間積算和TT2=0とし（S238）、受信時刻T1を前回割り込み信号を受信した時刻T2に代入して（S239）、処理が終了する。一方、ゲート13が開いているときは、前回の割り込み信号を取得した時刻T2との信号間隔TT1を算出し（S233）、信号間隔TT1をTaと比較（S234）する。信号間隔TT1がTaより大きいときは、発生時間積算和TT2をクリアし（S238）、受信時刻T1をT2に代入する(S239)。一方、信号間隔TT1がTa以下のときは、信号間隔TT1を発生時間積算和TT2に加算し（S235）、発生時間積算和TT2を定数Tbと比較する（S236）。発生時間積算和TT2がTb以下のときは、S239を介して処理を終了する。一方、発生時間積算和TT2がTbより大きいときは、ゲート13を閉じることで、焦準位置のロックを解除する（S236）。
【００１８】
三例目と四例目は、一例目と二例目の組み合わせとなり、三例目はユーザが焦準位置のロック中に焦準ハンドル7をある一定時間もしくは一定回転以上回すことでロックを解除する処理を示し、四例目はユーザが焦準位置のロック中に焦準ハンドル7をある一定時間かつ一定回転以上回すことでロックを解除する処理を示す。図5(c)と図5(d)を用いて各処理について説明する。
【００１９】
三例目では、ユーザが焦準ハンドル7を回すことで、ロータリーエンコーダ27よりパルス信号がロータリーエンコーダCPU通信線28を介してCPU26へ割り込み信号として送信される。すると、CPU26は、信号を受信した時刻T1を取得した後（S241）、ゲート13が開放されているか否かを確かめ（S242）、ゲート13が閉じているときは、現在までの発生時間積算和TT2=0、受信回数N＝0とし（S249）、受信時刻T1を前回割り込み信号を受信した時刻T2に代入して（S250）、処理が終了する。一方、ゲート13が開いているときは、前回の割り込み信号を取得した時刻T2との信号間隔TT1を算出し（S243）、信号間隔TT1をTaと比較する（S244）。信号間隔TT1がTaより大きいときは、発生時間積算和TT2と受信回数Nをクリアし（S249）、受信時刻T1をT2に代入し(S250)処理を終了する。一方、信号間隔TT1がTa以下のときは、受信回数Nに1、発生時間積算和TT2に信号間隔TT1を加算し（S245）、発生時間積算和TT2を定数Tbと比較する（S246）。発生時間積算和TT2がTb以下のときは、S250を介して処理を終了する。一方、発生時間積算和TT2がTbより大きいときは、受信回数NをCnと比較する（S247）。受信回数NがCn以下のときはS250を介して処理を終了し、受信回数NがCnより大きいときはゲート13を閉じることで、焦準位置のロックを解除する（S248）。
【００２０】
四例目では、ユーザが焦準ハンドル7を回すことで、ロータリーエンコーダ27よりパルス信号がロータリーエンコーダCPU通信線28を介してCPU26へ割り込み信号として送信される。すると、CPU26は、信号を受信した時刻T1を取得した後（S261）、ゲート13が開放されているか否かを確かめ（S262）、ゲート13が閉じているときは、現在までの発生時間積算和TT2=0、受信回数N＝0とし（S270）、受信時刻T1を前回割り込み信号を受信した時刻T2に代入して（S271）、処理が終了する。一方、ゲート13が開いているときは、前回の割り込み信号を取得した時刻T2との信号間隔TT1を算出し（S263）、信号間隔TT1をTaと比較する（S264）。信号間隔TT1がTaより大きいときは、発生時間積算和TT2と受信回数Nをクリアし（S270）、受信時刻T1をT2に代入し(S250)処理を終了する。一方、信号間隔TT1がTa以下のときは、発生時間積算和TT2に信号間隔TT1を加算し（S265）、発生時間積算和TT2を定数Tbと比較する（S266）。発生時間積算和TT2がTb以下のときは、S271を介して処理を終了する。一方、発生時間積算和TT2がTbより大きいときは、受信回数Nに1を加算し（S267）、受信回数NをCnと比較する（S268）。受信回数NがCn以下のときはS271を介して処理を終了し、受信回数NがCnより大きいときはゲート13を閉じることで、焦準位置のロックを解除する（S269）。
【００２１】
上記四例は、回転時間や回転角度等の制限があるが、焦準ハンドル7を回転させると焦準位置のロックが自然に外れる仕組みである。そのため、ユーザは焦準位置のロック解除操作を意識することなく、ロック/ロック解除操作ができる。
【００２２】
また、焦準位置のロックを解除する際、操作スイッチ10(a)(b)等を利用する手法もある。例えば、特開2002-31757に記されている顕微鏡を用いる。顕微鏡本体スイッチ10a等に焦準位置ロック解除を割り付けることで、焦準位置がロックされているときに操作スイッチ10aが押された場合、CPU26がゲート13を閉じることで、焦準位置のロックが解除される。さらに、応用例として、例えばスイッチ10(a)を2回押して、その後スイッチ10(b)を1回押すとロックが解除されるなどの操作手順等が設定も可能である。この応用例を利用した場合、他者が焦準位置のロックを解除することが難しくなる。
【００２３】
実施例1の顕微鏡の焦準ハンドル7に静電容量センサ9及び検知器23等を付加した実施例1の変形例において、焦準ハンドル7を用いて電動ステージ6を上下に移動させる機構について図6を用いて説明する。但し、ユーザが手で焦準ハンドル7を操作することを前提とする。また、本例では、焦準ハンドル7にセンサとして静電容量センサ9を用いているが、温感センサや反射センサ等、操作しているときに検知器へ信号を発信するセンサであれば静電容量センサ9以外でも構わない。
【００２４】
ユーザが、焦準ハンドル7を操作すると、静電容量センサ9に電気が通りセンサ検知器通信線22を介して、信号を検知器23へ送信する。信号を検知した検知器23は、検知器CPU通信線24を通してCPU26へ検知信号を通知する。そして、CPU26は静電容量センサ26から信号が発生している間、ゲート13を閉じるため、焦準ハンドルが操作されている間、電動ステージ6を移動することができる。
【００２５】
そこで、CPU26における電動ステージ6のロック処理及びロック解除処理について、図7を用いて詳細に説明する。CPU26は、検知器23から検知信号を受信しているか否かを判断する（S301）。検知信号を受信していない場合は、ゲート13が開放されているためパルス数をCPU26は取得できないため、焦準位置はロックされる（S307）。一方、検知器23から信号を受信している場合は、ゲート13を閉じることで、焦準位置のロックを解除される（S307）。よって、ユーザが、焦準ハンドル7で操作中のみ電動ステージ6を動かせるようになる。
【００２６】
上記の変形例のように静電容量センサセンサ9を利用して電動ステージ6をロックする手法と、実施例1のように焦準ハンドル7を動作させることで焦準位置の保持/保持解除する手法を組み合わせたものを図８に示す。但し、ロータリーエンコーダ27が発生するパルス信号と静電容量センサ9が発生する信号との二つ信号がCPU26へ割り込み信号として送信されるため、検知器23は二つの信号の受信を統括管理し、CPU26へ割り込み信号を送信する機能を備える。また、そのような機能を備えていない検知器23もしくはパルス信号を直接CPU26へ送信する場合は、CPU26が二つの割り込み信号を処理できる機能を持つ。
【００２７】
また、静電容量センサ9ではなく、焦準ハンドル7上にスイッチ29を設けて、スイッチ29の状態を反射センサ等でCPU26が取得し、焦準ステージ6の焦準位置の保持/保持解除が出来ても良い。（図8）
【００２８】
本発明では、焦準ステージ6の焦準位置のロック/ロック解除について記述したが、焦準ステージ6だけにとどまらず、例えば長時間顕微鏡を用いて実験を行う場合に他人等に顕微鏡本体の設定等を変更されたくないときがある。そのようなときに顕微鏡コントローラ11自体に全てのユニットとの通信線にゲート13の働きを代用する物を設置することで、顕微鏡全体の設定をロック/ロック解除することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例1の電動正立顕微鏡を示す図である。
【図２】電動正立顕微鏡の外観を示す図である。
【図３】ロック処理のフローチャートを示す図である。
【図４】ロック解除処理のフローチャートを示す図である。
【図５ａ】ロック解除処理のフローチャートの変形例１を示す図である。
【図５ｂ】ロック解除処理のフローチャートの変形例２を示す図である。
【図５ｃ】ロック解除処理のフローチャートの変形例３を示す図である。
【図５ｄ】ロック解除処理のフローチャートの変形例４を示す図である。
【図６】実施例1の変形例１の電動正立顕微鏡を示す図である。
【図７】実施例1の変形例のロック処理／ロック解除処理のフローチャートを示す図である。
【図８】実施例1と実施例1の変形例１とを組み合わせた電動正立顕微鏡を示す図である。
【図９】実施例1の変形例２の電動正立顕微鏡を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：顕微鏡鏡体
２：観察用接眼部
３：電動レボルバ
４a,４b：対物レンズ
５：照明用ランプハウス
６：上下動可能な電動ステージ
７：焦準ハンドル
８： LEDランプ
９：モータ
１０a,１０b：顕微鏡操作スイッチ
１１：電動顕微鏡コントローラ
１２：エンコーダカウンタ通信線
１３：ゲート
１４：カウンタ
１５：カウンタCPU通信線
１６：CPUパルスジェネレータ通信線
１７：パルスジェネレータ
１８：パルスジェネレータモータ通信線
１９：モータ
２０：ピニオン
２１：ラック
２２：センサ検知器通信線
２３：信号を検知器
２４：検知器CPU通信線24
【図１】
2005326513.tif 000003
【図２】
2005326513.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
2005326513.tif 000009
【図５ｄ】
2005326513.tif 000010
【図６】
2005326513.tif 000011
【図７】
2005326513.tif 000012
【図８】
2005326513.tif 000013
【図９】
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